| 研究課題/領域番号 |
15560699
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
地球・資源システム工学
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
板倉 賢一 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (20168298)
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| 研究分担者 |
佐藤 一彦 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (30002009)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
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| キーワード | マイクロメカニックス試験 / 微小供試体 / き裂成長 / 複雑さ / 可視化 / 個別要素法 / DEM / シミュレーション |
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| 研究概要 |
本研究では、構造を把握しやすい微小岩石供試体を用いて、顕微鏡下の載荷試験(マイクロメカニックス試験)を行い、き裂成長の可視化と構造の複雑さとの関係について調べた。また、得られた物性値を用いて個別要素法(DEM)による破壊のシミュレーションを行った。その結果、以下の成果を得た。
1.小型載荷試験装置と動画像記録装置を組み合わせたマイクロメカニックス試験システムを構築し、その動作を確認した。
2.直交する3方向から切り出し作製した微小供試体(H, G, R供試体)の顕微鏡観察により、それぞれ潜在き裂の分布形態が異なることを確認した。そのき裂の配向性に従い、引張強度、限界ひずみも、H、G、Rの順に大きくなった。
3.本実験による引張強度は一般的な圧裂引張試験による引張強度に比較すると、17%程度低い値であった。これは、微小供試体中の潜在き裂の寸法が相対的に大きく、その影響によるものと判断される。
4.き裂成長の可視化により、R供試体では潜在き裂が進展して破壊し、G、H供試体では潜在き裂に沿ったせん断すべりが先行して破断に至ることが明らかになった。
5.同じ供試体においては、構成粒子のうち軟質な黒雲母の形状が複雑であればあるほど、引張強度が低下することを確認した。形状の複雑さを表現するパラメータとしては、フラクタル次元や繁雑度が有効であった。
6.3次元供試体モデルの内部に、H、G、R供試体に相当する潜在き裂を加え、個別要素法による破壊シミュレーションを実施した。その結果、実験と同様に引張強度はH、G、Rの順に大きくなった。
7.供試体内部のき裂の配向性により、破壊過程と最終破壊形態が異なることを確認した。
本研究では更に破壊強度や破壊形態の温度依存性を調べるために小型加熱チャンバーを試作したが、実験を行うまでには至らなかった。今後は、熱環境下での実験を行う計画である。
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